Bagaimana Cara Memilih Produk Grafit yang Optimal untuk Aplikasi Anda?

Grafit merupakan alotrop karbon dengan struktur berlapis kristal heksagonal. Ini membanggakan konduktivitas listrik yang sangat baik, konduktivitas termal, pelumasan, ketahanan suhu tinggi, ketahanan guncangan termal dan stabilitas kimia, dan dikenal sebagai "emas hitam". Oleh karena itu, bahan ini banyak digunakan dalam metalurgi, permesinan, teknik kimia, fotovoltaik, semikonduktor, industri nuklir, pertahanan nasional dan industri kedirgantaraan, dan telah menjadi bahan non-logam yang sangat diperlukan untuk pengembangan teknologi tinggi dan baru saat ini.

Skenario aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan kinerja yang berbeda-beda untuk produk grafit, menjadikan pemilihan material yang tepat sebagai langkah inti dalam penerapan produk grafit. Memilih komponen grafit dengan kinerja yang sesuai dengan skenario aplikasi tidak hanya dapat memperpanjang masa pakai secara efektif dan mengurangi frekuensi dan biaya penggantian, namun juga membantu meningkatkan kualitas produksi dan hasil produk akhir.

1. Kemurnian Bahan Grafit

Kemurnian material grafit secara langsung menentukan ketahanan komponen. Pengotor (seperti Fe, Si, Al) dalam komponen grafit akan membentuk senyawa dengan titik leleh rendah dalam lingkungan vakum suhu tinggi, yang secara perlahan mengikis komponen grafit dan menyebabkan retak dan kerusakan. Untuk penerapan tungku vakum presisi tinggi di bidang semikonduktor, komponen inti seperti pemanas grafit, cawan lebur grafit, silinder insulasi grafit, dan pembawa grafit harus terbuat dari grafit dengan kemurnian tinggi dengan kemurnian 5N ke atas, dan kadar abu material harus dikontrol secara ketat di bawah 10ppm.

2. Kepadatan dan Struktur Bahan Grafit

Kepadatan dan struktur sering diabaikan dalam pemilihan material grafit, padahal kedua indikator ini merupakan faktor inti yang menentukan guncangan termal dan ketahanan mulur komponen grafit. Semakin tinggi densitas bahan grafit, semakin rendah porositas komponennya, semakin kuat ketahanannya terhadap penetrasi gas dan guncangan termal, dan semakin kecil kemungkinan retak saat digunakan. Ambil contoh grafit yang ditekan secara isostatik: jenis grafit ini memiliki kesalahan isotropik kurang dari 1% dan karakteristik ekspansi termal yang seragam. Ketahanan guncangan termalnya lebih dari 30% lebih tinggi dibandingkan grafit cetakan biasa, dan ketahanan mulurnya 3 hingga 5 kali lipat dari grafit ekstrusi, menjadikannya bahan ideal untuk tungku vakum yang sering mengalami siklus termal.

3. Pencocokan Suhu

Tidak perlu membabi buta mengejar material kelas atas untuk pemilihan komponen grafit. Pemilihan material yang tepat berdasarkan suhu pengoperasian maksimum tungku vakum tidak hanya dapat mengendalikan biaya tetapi juga memastikan ketahanan komponen, sehingga mencapai kinerja biaya maksimum.

Suhu pengoperasian di bawah 1600℃:Grafit biasa dengan kemurnian tinggi dapat digunakan untuk memenuhi persyaratan aplikasi dasar.

Suhu pengoperasian pada 1600℃ hingga 2000℃:Berbutir halus dengan kemurnian tinggigrafit isostatikadalah pilihan yang sesuai, yang menyeimbangkan daya tahan dan kinerja biaya.

Suhu pengoperasian melebihi 2000℃:Grafit isostatik, grafit pirolitik, atau komposit C/C harus dipilih untuk memastikan kinerja konstan dalam kondisi pengoperasian suhu tinggi yang keras.

4. Perawatan Permukaan

Menerapkan perlakuan permukaan yang tepat pada komponen grafit setara dengan menambahkan "pelindung pelindung" pada komponen tersebut, yang secara efektif dapat menahan oksidasi dan erosi sedang serta memperpanjang masa pakainya. Berikut ini adalah beberapa metode perawatan permukaan umum untuk komponen grafit:

Lapisan CVD SiC

Seragam dan padatLapisan CVD SiCdapat secara signifikan meningkatkan suhu ketahanan oksidasi komponen grafit, dan cocok untuk sebagian besar komponen grafit tungku vakum sepertipemanas, cawan leburdan silinder isolasi. Lapisan ini secara efektif dapat menahan erosi gas kimia seperti oksigen, klorin dan uap silikon di lingkungan pengoperasian.

Pelapisan TaC

Dibandingkan dengan lapisan CVD SiC,lapisan tantalum karbidamemiliki ketahanan korosi dan ketahanan suhu tinggi yang lebih baik, serta dapat menahan suhu sangat tinggi dan lingkungan korosi kimia yang ekstrem, seperti skenario aplikasi yang keras dari tungku pertumbuhan kristal silikon karbida.

Infiltrasi Silikon / Densifikasi Permukaan

Perlakuan infiltrasi silikon direkomendasikan untuk beberapa komponen grafit penahan beban dan komposit C/C. Setelah perawatan, kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan mulur komponen akan meningkat pesat. Impregnasi resin atau perlakuan karbon pirolitik juga dapat diterapkan untuk mengisi pori-pori permukaan komponen grafit, mengurangi pelepasan gas dan meningkatkan kedap udara.